硫酸亚锡工艺改进的研究.PDF

中国月期刊咨询网 硫酸亚锡工艺改进的研究 [摘要]本文介绍在硫酸亚锡生产过程中，通过对隔膜选材，电解、浓缩、干燥等工艺参数进行优化，提高了硫酸亚锡 生产的电流效率和金属直收率，并产出主成分高、浊度低、白度好的高品质硫酸亚锡产品。 [关键词]：电流效率，金属直收率，浊度 1前言 本世纪以来，随着我国经济的快速发展和世界环保浪潮的兴起，硫酸亚锡作为建材、电子工业的电镀原料和新型环保 水泥生产不可或缺的原料，市场需求量猛增。华锡集团金属材料分公司是国内知名的锡深加工生产企业，其行业的影 响力仅次于云锡公司，硫酸亚锡是分公司的拳头产品。但与国内同行质量领先厂家相比，华锡的硫酸亚锡尚存在质量 不稳定（主要有水溶解浊度高，颜色偏黄等）、生产成本高等问题。需要对生产工艺进一步改进，以降低生产成本， 提高产品质量，从而进一步提高产品的市场竞争力。 本文通过对硫酸亚锡生产工艺进行试验研究，改进了电解隔膜的材料，优化了电解和浓缩、烘干等工艺参数，提高了 硫酸亚锡生产的电解电流效率、金属直收率，产品质量等指标，达到了降低生产成本，提高产品质量的目的。 2理论依据和问题点 2理论依据和问题点 2．1工艺流程图 中国月期刊咨询网 2．2反应过程及原理 华锡硫酸亚锡是采用电溶法生产。电溶法生产硫酸亚锡的基本原理是以金属锡铸成阴阳极板，置于稀硫酸溶液电介质 中，通入直流电，使金属锡在阳极上氧化成为二价阳离子进入溶液，借助于离子交换膜的选择透过性，阻止了Sn2+ 离子在阴极上析出，Sn2+离子在阳极区富集得硫酸亚锡溶液。化学反应式如下： 阳极：Sn-2e=Sn2+ Sn2+-2e=Sn4+ 阴极：2H++2e=2H2↑ Sn2++2e=Sn(E0：-0.136伏特) 化学反应式为：Sn+H2SO4→SnSO4+H2↑ 当电解达到周期后，将阳极区得到的电解液净化后，泵到浓缩罐中，在真空条件下利用蒸气加热浓缩得到含硫酸亚锡 晶体的浆料，将浆料用离心机甩干，酒精洗涤后，再经真空烘干得到硫酸亚锡产品。分离后的母液返回配制阳极区所 使用的电解溶液。 2．3存在问题 电溶法生产硫酸亚锡工艺具有流程短，成本低，得到产品品质高等特点，缺点是海绵锡、阳极泥、氧化渣等中间物料 产生较多。 在生产过程中，对生产成本影响较大的技术经济指标有电流效率、金属直收率等，影响这些指标的工艺参数主要有阴 离子隔膜的质量，槽电压、溶液酸度、电解液Sn2+浓度等。而顾客最关心的质量指标是含锡量（主成分）和水溶解 浊度，浓缩过程中的真空度、母液酸度，烘干过程中的真空度、烘干时间等工艺参数则是影响这两个质量指标的关键 因素。因此本次工艺改进研究重点是： ⑴优化硫酸亚锡的电解工艺，减少海绵锡、阳极泥、氧化渣等物料的生成，以提高电解电流效率和金属直收率； ⑵优化浓缩、烘干工艺，以提高产品的主成分、降低产品的水溶解浊度。 使新的流程能在原工艺的基础上，尽可能地降低成本、提高产品质量，从而提高产品的市场竞争力。 3试验研究 3.1电解隔膜选材 原工艺使用的隔膜是陶瓷隔膜。陶瓷隔膜一方面较脆，容易开裂使Sn2+进入阴极区，导致阴极上生成的海绵锡增加 ，另一方面易老化，使槽电阻增加，这两种情况都会导致电解的电流效率下降。经研究后，我们购入电渗阴离子膜和 微孔聚乙烯膜，在H2SO4浓度为1mol/l，槽电压为2V条件下，与陶瓷隔膜进行对比试验，试验结果见表1 从表5中可以看出，与陶瓷隔膜相比，电渗阴离子膜和微孔聚乙烯膜交换膜使用后，阴极上析出的海绵锡大大减少， 电流效率明显上升，其中使用微孔聚乙烯膜电解槽析出的海绵锡最少，电解的电流效率最高，而且聚乙烯能也能耐硫 酸的腐蚀，使用寿命长，比较适合硫酸亚锡使用。 3.2电解工艺参数的优化研究 解周期22～24小时。试验主要针对这几个参数进行研究。 3.2.1电解过程的槽电压的研究 从电极反应来看，Sn的理论分解电压E0值为-0.136V，小于0，可判断阳极反应是可以自发进行，但由于存在电极的极 化和电极表面的钝化，当电极电压太低时，电解反应十分缓慢，为了克服电极的极化和电极表面的钝化，外加电压达 到一定值才有明显的反应。 图2表明，在其他参数相同，外加电压改变的条件下，外加电压越高，电流密度越大，电溶反应越快，但外加电压太 高时，反应持续时间反而短，为了取得总体效果，采取较低电压，V=1.0～1.5V时，电溶的效果较好。 原工艺电解槽电压为1.5～2.0V，由于电压